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Vereinfachung Polynom / Faktoren

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Polynome

Tags: Faktor, faktorisieren, polynom, Umformen

 
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droxid

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16:57 Uhr, 06.10.2013

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Hallo! Also ich schaff es leider nicht hier die Formel mit Hochzahlen und Bruchstrich schön zu schreiben, LaTex kenn ich nicht bzw kann ich nicht. Daher nun leider hässlich:



Im Mathe-Vorkurs kam folgendes Problem auf:



(27a^3+9a^2+3a+1)/(27a^3+18a^2+3a)



als Lösungsweg wird das angeboten:



((9a^2+1)(3a+1))/((9a^2+3a)(3a+1))





Das das am Ende stimmt kann ich nachrechnen aber:

Wie sieht man das bzw. wie kommt man darauf?

Ist das Faktorisieren oder ist das Ausklammern oder wie hat der das gemacht? Wie kann ich einen ganzen Faktor ausklammern? Bei mir ist das Mathe Abi 9 Jahre her, bin also nicht komplett auf dem laufenden...



Vielen Dank!
Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Faktorisieren (Linearfaktorzerlegung)

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
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sm1kb

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17:38 Uhr, 06.10.2013

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Hallo droxid,
Polynomdivision mit Zähler und Nenner ausführen:
Zähler:(27a3+9a2+3a+1):(3a+1)=9a2+1
Nenner:(27a3+18a2+3a):(3a+1)=9a2+3a
damit ist der Bruch:27a3+9a2+3a+127a3+18a2+3a=(9a2+1)(3a+1)(3a+1)3a(3a+1)=9a2+13a(3a+1)
Gruß von sm1kb



droxid

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20:55 Uhr, 06.10.2013

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Hallo sm1kb!

Vielen Dank erstmal! Toll dass so schnell eine Antwort kommt. Mit der Polynomdivision bin ich noch nicht so bewandert, muss ich aber im nächsten Kapitel in den nächsten Tagen nochmal wiederholen.

Ich kann leider nicht nachvollziehen, wie man nun darauf kommt, dass man durch (3a+1) teilen muss.

Mein Kenntnissstand dei der PD beschränkt sich darauf, die Nullstelle zu bestimmen und dann durch (x + Nullstellte * (-1)) zu teilen. Also zB Nullstelle = -2 dann heißt es durch (x+2) teilen. Also wenn da nun (a+1) stehen würde, würde ich denken AHA... -1 ist die Nullstelle und ich teile deswegen das Polynom duch (a+1) aber was bedeutet in diesem Fall (3a+1) ??

Vielen Dank weiterhin... sorry für meine Begriffsstuzigkeit.


Antwort
anonymous

anonymous

13:23 Uhr, 07.10.2013

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Hallo droxid
Ja - deine Beschreibung und Verständnis ist genau richtig.
Die Nullstelle ist hier nur ein wenig versteckt, und das scheint dich zu irritieren.

Vorschlag:
Betrachten wir doch erstmal den Nenner, also...
Nenner= 27*a^3 + 18*a^2 + 3*a

Wie du schon richtig gesagt hast, ist die Vorgehensweise die, erst mal die Nullstellen zu suchen.
Dem Nenner sieht man schon an, dass sich (3*a) ausklammern lässt, also:
Nenner= 3*a*[9*a^2 + 6*a + 1]

Daraus sehen wir, dass
a=0
eine Nullstelle ist.
Aber es ist nicht die einzige Nullstelle.
Ein Produkt ist Null wenn einer der Faktoren Null ist.
Die Nullstelle a=0 führt dazu, dass der Faktor vor der Klammer Null wird.
Suchen wir nun die Nullstellen, wenn der andere Faktor, also die Klammer selbst Null wird, also:
0=[9*a^2 + 6*a + 1]
Das ist eine gemischt quadratische Gleichung.
Die kannst du bestimmt selbst lösen.
Du wirst hoffentlich herausbekommen, dass der Term Null wird für:
a= -1/3

Streng genommen ist es eine doppelte Nullstelle.
aus a= -1/3 +/-Wurzel(0)
oder durch Polynomdivision
kann man nachvollziehen, dass diese Nullstelle doppelt gilt.

Wie weiter? Das hast du schon selbst treffend beschrieben:
"und dann durch (x + Nullstellte * (-1)) zu teilen."
Also dann, wir teilen durch (a + Nullstelle*(-1))
das ist (a + (-1/3)*(-1))
das ist (a + 1/3)
Folglich:
Nenner= 3*a*[9*a^2 + 6*a + 1]/(a+1/3) * (a+1/3)

Polinomdivision des Teilterms
[9*a^2 + 6*a + 1]/(a+1/3)
führt zu:
Nenner= 3*a*[9*a + 3] * (a+1/3)
Das gilt es jetzt nur noch 'hübscher' zu schreiben.
Aus der eckigen Klammer kann man die 3 ausklammern,
die runde Klammer empfiehlt sich mit 3 zu multiplizieren:
Nenner= 3*a*[3*(3*a + 1)] * 3*(a+1/3)/3
Nenner= 3*a*3*(3*a + 1) * (3*a+1)/3
Nenner= 3*a*(3*a + 1)*(3*a+1)

Und schon hast du den Term, den du gesucht hast.
Wie gesagt, es ist genau die Vorgehensweise, die du selbst beschrieben hast, nur ein wenig versteckt.

Zum weiteren Vorgehen mit dem Zähler.
Wir wissen, dass der Nenner bei a=-1/3 eine Nullstelle aufweist.
Durch Probieren ersehen wir, dass auch der Zähler bei a=-1/3 eine Nullstelle aufweist.
Folglich können wir beim Zähler in genau gleicher Weise Polinomdivision mit (a+1/3) oder (3*a+1) durchführen...

Viel Erfolg!

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michaL

michaL aktiv_icon

17:32 Uhr, 07.10.2013

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Hallo,

> Ich kann leider nicht nachvollziehen, wie man nun darauf kommt, dass man durch (3a+1) teilen muss.

Hm, wie würdest du denn vorgehen, wenn es Zahlen wären, etwa 182195?

Ich würde, wenn möglich, immer auf darunter liegendes Wissen zurückgreifen.
Natürlich müsste man den ggT der beiden Polynome herausfinden. Wenn du aber weißt, wie das geht, dann ist die Sache doch einfach!?

Mfg Michael
droxid

droxid aktiv_icon

18:09 Uhr, 07.10.2013

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Hallo cube2!

Vielen Dank! Das war ja super ausführlich!! Ich rechne das nochmal durch und geb dann nochmal Feedback...

Vielen Dank auf jeden Fall schonmal!

Gruß
droxid
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